Адресные пространства процессов устанавливаются и поддерживаются модулем администратора процессов QNX/ Neutrino. При запуске процесса администратор процессов распределяет ему некоторый объем памяти и активирует его потоки. Отведенная данному процессу память помечается как принадлежащая ему.
Это означает, что если в данном процессе имеются есть несколько потоков, и ядру необходимо переключить контекст между ними, это можно сделать очень эффективно, поскольку не нужно изменять адресное пространство, достаточно просто сменить рабочий поток. Если, однако, мы должны переключиться на другой поток в другом процессе, тут уже включается в работу администратор процессов и переключает адресное пространство. Пусть вас не беспокоят возникающие при этом дополнительные издержки — под управлением QNX/Neutrino все это осуществляется очень быстро.
Теперь обратим внимание на функции, предназначенные для работы с потоками и процессами. Любой поток может осуществить запуск процесса; единственные налагаемые здесь ограничения вытекают из основных принципов защиты (правила доступа к файлу, ограничения на привилегии и т.д.). По всей вероятности, вам уже доводилось запускать процессы — либо из системного сценария, либо из командного интерпретатора, или из программы от своего имени.
Например, при запуске процесса из командного интерпретатора вы можете ввести командную строку:
$ program1
Это предписывает командному интерпретатору запустить программу program1 и ждать завершения ее работы. Или, вы могли набрать:
$ program2 &
Это предписывает командному интерпретатору запустить программу program2 без ожидания ее завершения. В таком случае говорят, что программа program2 работает в фоновом режиме.
Если вы пожелаете скорректировать приоритет программы до ее запуска, вы можете применить команду nice — точно так же, как в UNIX:
$ nice program3
Это предписывает командному интерпретатору запустить программу program3 с заниженным приоритетом.
Или нет?
Если посмотреть, что происходит в действительности, то мы велели командному интерпретатору выполнить программу, называемую nice, с обычным приоритетом. Команда nice затем занизила свой собственный приоритет (отсюда и имя программы «nice» — «благовоспитанная») и затем запустила программу program3 с этим заниженным приоритетом.
Нас обычно не заботит тот факт, что командный интерпретатор создает процессы — это просто подразумевается. В некоторых прикладных задачах можно положиться на сценарии командного интерпретатора (пакеты команд, записанные в файл), которые сделают эту работу за вас, но в ряде других случаев вы пожелаете создавать процессы самостоятельно.
Например, в большой мультипроцессорной системе вы можете пожелать, чтобы одна главная программа выполнила запуск всех других процессов вашего приложения на основании некоторого конфигурационного файла. Другим примером может служить необходимость запуска процессов по некоторому событию.
Рассмотрим некоторые из функций, которые QNX/Neutrino обеспечивает для запуска других процессов (или подмены одного процесса другим):
• system();
• семейство функций exec();
• семейство функций spawn();
• fork();
• vfork().
Какую из этих функций применять, зависит от двух требований: переносимости и функциональности. Как обычно, между этими двумя требованиями возможен компромисс.
Обычно при всех запросах на создание нового процесса происходит следующее. Поток в первоначальном процессе вызывает одну из вышеприведенных функций. В конечном итоге, функция заставит администратор процессов создать адресное пространство для нового процесса. Затем ядро выполнит запуск потока в новом процессе. Этот поток выполнит несколько инструкций и вызовет функцию main(). (Конечно, в случае вызова функции fork() или vfork() новый поток начнет выполнение в новом процессе с возврата из fork() или vfork(), соответственно — как иметь с этим дело, мы вкратце рассмотрим ниже).
Функция system() — самая простая функция; она получает на вход одну командную строку, такую же, которую вы набрали бы в ответ на подсказку командного интерпретатора, и выполняет ее.
Фактически, для обработки команды, которую вы желаете выполнить, функция system() запускает копию командного интерпретатора.
Редактор, который я использую при написании данной книги, использует вызов system(). При редактировании мне может понадобиться выйти в командный интерпретатор, проверить некоторые фрагменты программ, и затем снова вернуться в редактор. Все это необходимо сделать, не потеряв позицию курсора в тексте. В этом редакторе я, к примеру, могу дать команду «:!pwd» для отображения текущего рабочего каталога. Редактор при этом выполнит следующий код:
system("pwd");
Подходит ли функция system() для всех дел в Поднебесной? Конечно же, нет. Однако, ее применение может быть очень полезно для множества задач, требующих создания процессов.
Давайте рассмотрим ряд других функций создания процессов.
Следующие функции создания процессов, которые следует рассмотреть, принадлежат к семействам exec() и spawn(). Прежде, чем мы обратимся к подробностям их применения, рассмотрим суть различий между этими двумя группами функций.
Семейство функций exec() подменяет текущий процесс другим. Я подразумеваю под этим то, что когда процесс вызывает функцию семейства exec(), этот процесс прекращает выполнение текущей программы и начинает выполнять другую. Идентификатор процесса (PID) при этом не меняется, просто процесс преобразуется в другую программу. Что произойдет с потоками в данном процессе? Мы вернемся к этой теме после того, как рассмотрим функцию fork().
С другой стороны, семейство функций spawn() так не делает. Вызов функции семейства spawn() создает другой процесс (с новым идентификатором), который соответствует программе, указанной в аргументах функции.
Spawn POSIX Exec POSIX spawn() Да spawnl() Нет execl() Да spawnle() Нет execle() Да spawnlp() Нет execlp() Да spawnlpe() Нет execlpe() Нет spawnp() Да spawnv() Нет execv() Да spawnve() Нет execve() Да spawnvp() Нет execvp() Да spawnvpe() Нет execvpe() Нет